[发明专利]一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法

说明书

一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法，属于低阶煤的综合利用领域，目的在于提高低阶煤热解焦油的产率和品质，以实现低阶煤的高效利用。将低阶煤、水和催化剂按比例在反应釜中混合均匀，通入焦炉气和气化煤气的混合气，利用CH₄‑CO₂/CH₄‑H₂O重整反应和水煤气变换反应生成的甲基自由基CH₃•和活性氢H•来调变煤结构并对低阶煤进行加氢，同时在优化的反应温度、压力和时间下获得解聚煤；解聚煤进入炭化炉中热解，可获得半焦/焦炭和高产率的焦油。本发明制备的解聚煤中生成了大量的中等和小分子物质，在热解过程中以挥发分形式逸出，从而提高了热解焦油产率、并改善了焦油的品质。

技术领域

本发明属于低阶煤的综合利用技术领域，具体涉及一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法。

背景技术

我国低阶煤资源储量丰富，占我国煤炭储量的50%以上，煤炭地质总局第三次全国煤田预测显示，我国垂深2000米以浅的低阶煤资源量为26118.16亿吨，占全国煤炭资源总预测储量的57.38%。但是，由于褐煤等低阶煤具有挥发分高、含水量高、发热量低、易燃易碎、不易长距离运输等缺点，造成其应用受到很大的限制。

通过对低阶煤进行热解提质可获得热解煤气、焦油、高热值半焦等产品，对提高褐煤等低阶煤综合经济效益有重要的意义。但是，目前，低阶煤热解还存在两大问题：一是工业化运行的低阶煤热解工艺大多对粒度有一定的要求，如德国的鲁奇( Lurgi-Spuelgas)工艺（25mm-60mm）、美国LFC工艺(3mm -50mm) 和我国的多段回转炉热解工艺（6mm-30mm），而粉煤的热解提质较为困难，主要是低阶粉煤没有粘结性或粘结性较弱，热解过程中无法结块，使得热解煤气中带有大量的煤尘，焦油易被煤尘吸附，而煤尘和焦油分离十分困难，不利于焦油的生产；二是现有的热解技术存在产焦油率低和含沥青质高的缺点。

CN107189805A 公开了“一种利用乙醇胺预处理提高褐煤热解焦油产率与品质的方法”，具体步骤如下：将乙醇胺和褐煤按质量比为1~10加入到反应釜混合，温度控制在室温至250℃，预处理1~10min，预处理结束后将混合物中的乙醇胺用溶剂洗出，预处理后的褐煤在惰性气氛或氢气作用下热解，可高收率获得高品质焦油。该方法在预处理中使用的是有机溶剂乙醇胺，其价格昂贵使原料的成本过高；后续为了得到预处理后的褐煤需要用溶剂多次洗涤，增加了操作的时间。

CN104479711A 公开了“一种提高低阶煤热解煤焦油的产率的方法”，该发明的过程为：(1)溶胀处理：将经过真空干燥的煤与醇类和四氢呋喃的溶液混合，温度为60~180℃、压力为0.1~1.5MPa的条件下溶胀0.5~2min，得到溶胀煤，（2）煤的热解：在N₂保护下，将溶胀煤推入管式炉中进行热解，温度为500~700℃，反应时间为0.25~0.5min，冷凝在管式炉炉壁上的液体产物用三氯甲烷和甲醇的混合溶剂淋洗，过滤除去部分灰渣，蒸发回收三氯甲烷和甲醇溶剂，得煤焦油。该方法的有益效果使总挥发分产率提高3-7%，煤焦油产率提高3.4%。但该方法具有原材料处理时间过长、工艺流程步骤多、煤焦油的收集过于复杂，多次使用有机溶剂且有机溶剂的价格昂贵，生产成本高。

发明内容

本发明针对现有低阶煤热解技术存在的操作复杂、成本高、分离困难等问题，提供一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种催化解聚低阶煤提高煤热解焦油产率的方法，包括如下步骤：

第一步，煤的解聚：将低阶煤、水和炭基催化剂按质量比为100：70~150：2.5~10的比例加入反应釜中混合均匀，通入焦炉气和气化煤气的混合气，使反应釜内压力达1~4.5MPa；加热反应釜至250~340℃，并在设定温度下反应20~60min，反应结束后，将反应釜冷却至室温，通过过滤分离反应釜内的气固相产物，分离出的固体产品即为解聚煤；